Конструкция кузова выполнена неравнопрочной. Отдельные его части имеют различную жесткость и, следовательно, разную сопротивляемость ударам при дорожно-транспортных происшествиях. В результате при столкновениях автомобиля (рис. 9-б) за счет деформации передней 6 и задней 7 частей кузова гасится энергия удара, и пассажирский салон 8 предохраняется от деформации. Это обеспечивает сохранение пространства выживания людей при столкновениях.
Материалы, применяемые для кузовов
Для изготовления кузовов в основном применяют сталь, физико-механические свойства которой позволяют в высокой степени механизировать и автоматизировать производство. В связи с высокими требованиями к штампуемости для кузовов используют низкоуглеродистые стали 08кп, 08Фкп, 08Ю и конструкционную сталь 08. Для панелей большого размера (крыша, задние крылья, двери, пол и т. д.) обычно применяют листовую сталь толщиной 0,9 и 0,75 мм, если контуры сечения панели благоприятны в отношении жесткости.
Такие детали каркаса, как стойки, пороги, продольные балки и поперечины основания, изготовляют из листов толщиной 1,0 и 1,3 мм. Для отдельных усилителей применяют листы толщиной 1,6…2,4 мм.
3. КАБИНЫ И ПЛАТФОРМЫ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Кабины грузовых автомобилей проектируют на основе тех же общих принципов и конструктивных решений, что и кузова легковых автомобилей. Принципиальное различие состоит в том, что кабина грузового автомобиля не является элементом несущей системы, что снижает требования к ее общей жесткости.
Для того чтобы кабина не нагружалась при кососимметричных деформациях рамы во время движения по неровной дороге, а вибрации, возбуждаемые колесами, двигателем и агрегатами трансмиссии, не создавали шума в кабине, соответственно выбирают места расположения точек крепления кабины, а крепления осуществляют через упругие элементы.
Бортовая платформа грузовых автомобилей представляет собой площадку с жестко закрепленным передним бортом; задние и боковые борта делают откидными на шарнирах. В рабочем положении борта фиксируются угловыми запорами.
Платформа применяется для перевозки самых разнообразных насыпных или затаренных грузов. Для увеличения объема платформы можно с помощью специальных щитов поднять высоту бортов. Конструкция бортов допускает также установку дуг для натягивания тента. После переоборудования платформу можно приспособить для перевозки людей.
Настил платформы, борта, продольные брусья и поперечины основания могут быть деревянными, металлическими или комбинированными. Крепление основания к раме обычно делают достаточно податливым, используя стремянки, не создающие концентрации напряжений в раме.
Установка платформы несколько повышает крутильную и изгибную жесткость рамы.
4. силовой анализ Несущей системы автомобиля
Кузова, главным образом легковых автомобилей и автобусов из-за их относительно больших размеров по высоте и ширине, обладают значительной изгибной и крутильной жесткостью, влияющей на общую жесткость автомобиля.
Рама вместе с укрепленным на ней кузовом образует несущую систему автомобиля. В зависимости от собственной жесткости кузова и податливости соединения его с рамой несущая система может представлять собой раму; раму и кузов, соединенные между собой через упругие прокладки; раму и кузов, жестко связанные между собой без упругих прокладок или соединенные сваркой; несущий кузов (при отсутствии рамы как таковой).
Доля жесткости кузова в общей жесткости автомобиля изменяется от 0 до 100 %. Для легковых автомобилей она составляет 30—65 %.
Примером несущей системы, при которой общая жесткость автомобиля определяется только жесткостью рамы, могут служить грузовые автомобили, оборудованные опрокидываемой платформой и откидывающейся кабиной, в которых соединение платформы и кабины с рамой не может быть достаточно жестким, а кабина имеет относительно небольшую длину.
Несущий кузов при отсутствии рамы как таковой обеспечивает минимальную массу легкового автомобиля или автобуса. Однако при раздельном выполнении рамы и кузова создается возможность получить ряд преимуществ: снизить уровень внутреннего шума введением упругих подушек в местах крепления кузова и рамы; создавать на базе одного шасси автомобили с разными типами кузовов и расчленить и упростить процесс сборки автомобиля.
Несущие кузова получили распространение на легковых автомобилях с колесной базой менее 2600—2800 мм и сухой массой менее 1350—1450 кг. Несущая система легкового автомобиля должна быть достаточно жесткой для того, чтобы исключить возможность разрушения ветрового стекла и стекла заднего окна от перекоса при одностороннем подъеме передней или задней части автомобиля домкратом; заклинивания дверей и крышки багажника в проемах при упомянутых выше перекосах, и ослабления соединений и появления скрипов.
Аналогичными соображениями руководствуются при создании кабин грузовых автомобилей. Вследствие низкой крутильной жесткости рам грузовых автомобилей кабину делают достаточно жесткой, а соединение ее с рамой — податливым.
Нагрузки, действующие на несущую систему
Нагрузки, прикладываемые при медленном движении автомобиля к его несущей системе через переднюю и заднюю подвески, складываются из нагрузок для неподвижного автомобиля, стоящего на горизонтальном участке дороги, и дополнительных нагрузок, возникающих при подъеме одного из колес на неровности дороги.
Рис. 10. Схема для определения нагрузок, действующих на несущую систему автомобиля:
а — на ровной горизонтальной дороге; б — при подъеме одного колеса неровностью дороги.
Если центр массы автомобиля лежит в плоскости симметрии (рис.10-а), то нагрузка на колеса правой (Rпп, Rзп) и левой (Rпл, Rзл) стороны будет одинаковой:
;
,
где та —масса автомобиля;
а и b — расстояния от центра массы автомобиля соответственно до осей передних и задних колес;
L - база автомобиля.
При этом несущая система будет нагружаться симметричными усилиями, вызывающими ее изгиб.
Когда одно из колес, например переднее левое, будет поднято неровностью дороги относительно остальных (рис. 10-б), то оно получит дополнительную нагрузку, а нагрузка на противоположное ему правое колесо соответственно уменьшится. При этом на нагрузку, действующую на колеса автомобиля, стоящего на горизонтальном и ровном участке дороги, будет накладываться крутящий момент относительно продольной оси, который уравновешивается моментом, создаваемым нагрузкой, приходящейся на задние колеса. Если принять несущую систему абсолютно жесткой, то случаю поднятия колеса от поверхности дороги будет соответствовать высота неровности.
При наезде автомобиля на неровность дороги, величина которой зависит от качества и состояния дороги, то крутящий момент (М) в несущей системе равен:
М = 0,5 RВ,
где R и В — соответственно нагрузка, приходящаяся на менее нагруженный из мостов, и значение соответствующей колеи.
Высоту неровности при расчетах принимают для легковых автомобилей равной ±20 см, а для грузовых ±30 см.
Для автомобилей с жесткой на кручение несущей системой при мягкой подвеске и шинах (легковые автомобили и автобусы) неровности дороги в основном компенсируются за счет деформации шин и подвески. При этом может иметь место случай, когда М = 0,5RB. В случае податливой на кручение несущей системы при относительно жесткой подвеске (грузовые автомобили) неровности дороги в основном компенсируются за счет податливости несущей системы. При этом случай М= 0,5RB обычно не может иметь места.
На основе изложенного различают два принципиально отличных типа несущих систем: жестких и податливых на кручение.
Для наиболее обычного случая, когда нагрузка на передний мост меньше, чем на задний, и переднее левое колесо будет поднято неровностью дороги, нагрузки на колеса при жесткой на кручение несущей системе (М= 0,5RB) составят:
Rпп = 0;
;
;
,
где Вп, Вл – колея колес соответственно передних и задних.
Во время движения автомобиля по неровной дороге в результате динамического воздействия нагрузки на колеса увеличиваются, однако участки плохой дороги и высокие неровности водитель переезжает с низкой скоростью. Поэтому вертикальные ускорения подрессоренной части автомобиля в самых неблагоприятных условиях не превышают 2,5g, а закручивающий момент М для автомобиля полной массы mа равен:
.
Крутильная и изгибная жесткости несущей системы
Способность несущей системы сопротивляться действующим на нее рабочим нагрузкам характеризуется при изгибе значением максимального прогиба, а при кручении - углом закручивания на длине базы. Однако полученные в результате расчета или испытания на стенде максимальный прогиб и угол закручивания на длине базы не могут быть использованы для сравнения данной несущей системы с несущими системами других автомобилей, имеющих другую базу и иную номинальную нагрузку. Поэтому введены понятия крутильной и изгибной жесткостей и удельных жесткостей.
Крутильная жесткость представляет собой крутящий момент, необходимый для закручивания системы на единичный угол на длине базы автомобиля, или отношение крутящего момента к полученному углу закручивания на длине базы. Единица измерения крутильной жесткости Н·м/град.
Изгибная жесткость представляет собой нагрузку, необходимую для изгиба системы для получения единичной стрелы прогиба, или отношение нагрузки к вызванному максимальному прогибу. Единица измерения изгибной жесткости Н/мм.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
